セメントモルタル用に改質されたセルロースエーテルの機械的性質

水セメント比0.45、石灰砂比1:2.5、粘度の異なるセルロースエーテル0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%の改質セメントモルタルを調製した。 。セメントモルタルの機械的特性を測定し、顕微鏡的形態を観察することによって、改質セメントモルタルの圧縮強度、曲げ強度、接着強度に及ぼすHEMCの影響を研究しました。研究結果は、HEMC含有量の増加に伴い、さまざまな年齢における改質モルタルの圧縮強度が連続的に減少し、減少範囲が減少して緩やかになる傾向があることを示しています。同じ含有量のセルロースエーテルを添加した場合、異なる粘度のセルロースエーテル改質モルタルの圧縮強度は次のとおりです。 HEMC20HEMC10>HEMC5。

キーワード:セルロースエーテル；セメントモルタル;圧縮強度;曲げ強度;結合の強さ

1 はじめに

現段階で、世界のモルタルの年間需要は2億トンを超えており、産業用需要は依然として増加しています。現在、伝統的なセメントモルタルは、にじみ、層間剥離、大きな乾燥収縮、劣った不浸透性、低い引張接着強度、水分損失による不完全な水和などの欠陥を抱えており、これらは解決するのが難しく、施工上の欠陥を引き起こすだけでなく、重大な欠陥を引き起こす可能性があります。モルタルのひび割れ、粉砕、脱落、空洞化等の現象が起こります。

セルロースエーテルは、市販モルタルの混和剤として最も一般的に使用されており、保水、増粘、遅延の機能があり、セメントモルタルの作業性、保水性、接着性、硬化時間などの物性を向上させるために使用できます。 、セメントを大幅に増やすなど。モルタルの引張接着強度は低下しますが、セメントモルタルの圧縮強度、曲げ強度、弾性率は低下します。Zhang Yishun らは、メチルセルロースエーテルとヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルがモルタルの特性に及ぼす影響を研究しました。結果は、両方のセルロースエーテルがモルタルの保水性を向上させることができ、曲げ強度と圧縮強度がさまざまな程度で低下する一方、モルタルの折り曲げ率と結合強度がさまざまな程度で増加し、モルタルの収縮性能が向上することを示しました。改善されること。AJenni、R.Zurbriggenらは、最新の試験および分析技術を使用して、セルロースエーテル改質薄層接着モルタルシステムにおけるさまざまな材料の相互作用を研究し、セルロースエーテルとCa(OH)がモルタルの表面近くに現れることを観察しました。 。2は、セメントベースの材料中のセルロースエーテルの移動を示しています。

この論文では、圧縮抵抗、曲げ抵抗、結合、SEM顕微鏡外観などのモルタル試験方法を使用して、さまざまな年齢での圧縮強度、曲げ抵抗、結合強度などの機械的特性に対するセルロースエーテルセメントモルタルの影響を研究しています。そしてそれが解説されています。その作用機序。

2. 原材料及び試験方法

2.1 原材料

2.1.1 セメント

Wuhan Huaxin Cement Co., Ltd. によって製造された通常のラウリン酸セメント、モデル P 042.5 (GB175-2007)、密度は 3.25g/cm です。³ 比表面積4200cm²/g。

2.1.2 ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテル

のヒドロキシエチルメチルセルロースエーテル米国の Hercules Group によって製造されている粘度は、25 ℃の 2% 溶液で 50000MPa/s、100000MPa/s、および 200000MPa/s です。°Ｃ、以下の略称はＨＥＭＣ５、ＨＥＭＣ１０、ＨＥＭＣ２０である。

2.2 試験方法

ａ．改質モルタルの圧縮強度

素地試験片の圧縮強度は、Wuxi Jianyi Instrument Co., Ltd.の TYE-300 圧縮強度試験機を使用して試験されました。荷重速度は 0.5 kN/s です。圧縮強度試験は、GB/T17671-1999「セメントモルタル強度試験方法（ISO法）」に従って実施される。

定義上、グリーン ボディの圧縮強度を計算する式は次のとおりです。

Rc=F/S

Rc の場所—圧縮強度、MPa;

F—試験片に作用する破壊荷重、kN;

S—圧力領域、m².

定義上、グリーン ボディの曲げ強度を計算する式は次のとおりです。

Rf= (3P× L)/(2b× h²) =0.234×P

式中、Rf—曲げ強さ、MPa;

P—試験片に作用する破壊荷重、kN;

L—支持円筒の中心間の距離、すなわち10cm。

b、h—試験体の断面の幅と高さはいずれも4cmです。

b.改質セメントモルタルの引張接着強さ

接着強度の測定にはZQS6-2000接着レンガ接着強度検出器を使用し、引張速度は2mm/minです。接着強度試験は、JC/T985-2005「地盤用セメント系セルフレベリングモルタル」に準拠して実施した。

定義上、グリーン ボディの結合強度を計算する式は次のとおりです。

P=F/S

式では、P—引張接着強さ、MPa;

F—最大破壊荷重、N;

S—接着面積、mm².

3。結果と考察

3.1 圧縮強度

粘度の異なる 2 種類のセルロースエーテル改質モルタルの異なる年齢での圧縮強度から、HEMC 含有量の増加に伴い、異なる年齢 (3 日、7 日、および 28 日) でのセルロースエーテル改質モルタルの圧縮強度が低下したことがわかります。大幅。大幅に減少し、徐々に安定しました。HEMC の含有量が 0.4% 未満の場合、圧縮強度はブランク サンプルと比較して大幅に減少しました。HEMCの含有量が0.4%〜1.0%の場合、圧縮強度の低下傾向は鈍化した。セルロースエーテル含有量が 0.8% を超えると、7d および 28d 材齢の圧縮強度は 3d 材齢のブランクサンプルの圧縮強度よりも低くなりますが、改質モルタル 3d の圧縮強度はほぼゼロであり、サンプルは軽く押した状態 瞬間的に粉砕され、内部は粉末状で密度が非常に低い。

異なる年齢での改質モルタルの圧縮強度に対する同じHEMCの影響も異なり、28dの圧縮強度はHEMC含有量の増加とともに7dおよび3dよりも低下することが示されています。これは、HEMC の遅延効果は経年変化に伴って常に存在しており、HEMC の遅延効果は系内の水分の減少や水和反応の進行によって影響を受けず、結果として圧縮強度が増加することを示しています。修正モルタルのサンプルは、HEMC と混合したモルタルサンプルを使用しないものよりもはるかに小さくなります。

異なる年齢でのセルロースエーテル改質モルタルの圧縮強度の変化曲線から、同じ量のセルロースエーテルを添加すると、異なる粘度のセルロースエーテル改質モルタルの圧縮強度は次のようになります。 HEMC20HEMC10>HEMC5。これは、高重合度の HEMC は低重合度の HEMC よりもモルタルの圧縮強度の低下に大きな影響を与えるためですが、HEMC を混合した改質モルタルの圧縮強度は、HEMC の圧縮強度よりもはるかに低いためです。 HEMCを含まない空の迫撃砲。

改質モルタルの圧縮強度の低下には、次の 3 つの要因が考えられます。一方で、水溶性 HEMC 高分子網目構造がセメント粒子、CSH ゲル、酸化カルシウム、アルミン酸カルシウム水和物などの粒子を覆い、未水和状態となるため、粒子表面、特にセメント水和の初期段階では、アルミン酸カルシウム水和物と HEMC 間の吸着によりアルミン酸カルシウムの水和反応が遅くなり、圧縮強度が大幅に低下します。永久モルタルの遅延効果は明ら​​かであり、HEMC20の含有量が0.8%〜1%に達すると、修正モルタルサンプルの3D強度がゼロになることがわかります。一方、HEMC水和溶液は粘度が高く、モルタルの混合プロセス中に空気と混合して多数の気泡を形成し、硬化したモルタルに多数の空隙が生じる可能性があります。 、サンプルの圧縮強度は、HEMC 含有量の増加とその重合度の増加に伴って連続的に減少します。モルタル系はモルタルの柔軟性を高めるだけで、強固な支持の役割を果たすことができないため、圧縮強度が低下します。

3.2 曲げ強度

異なる年齢における 2 つの異なる粘度のセルロースエーテル改質モルタルの曲げ強度から、改質モルタルの圧縮強度の変化と同様に、セルロースエーテル改質モルタルの曲げ強度は HEMC 含有量の増加とともに徐々に低下することがわかります。

異なる年齢でのセルロースエーテル改質モルタルの曲げ強度の変化曲線から、セルロースエーテルの含有量が同じである場合、HEMC20改質モルタルサンプルの曲げ強度はHEMC10改質モルタルサンプルの曲げ強度よりわずかに低いことがわかります。一方、HEMC の含有量が 0.4%~0.8% の場合、両者の 28 日曲げ強度変化曲線はほぼ一致します。

異なる年齢におけるセルロースエーテル改質モルタルの曲げ強度の変化曲線から、改質モルタルの曲げ強度の変化は次のとおりであることもわかります。 HEMC5

3.3 結合強度

異なる年齢における 3 つのセルロースエーテル改質モルタルの接着強度の変化曲線から、改質モルタルの接着強度は HEMC 含有量の増加とともに増加し、徐々に安定する傾向があることがわかります。経年劣化に伴い、改質モルタルの接着強度も増加傾向を示した。

3 つのセルロースエーテル改質モルタルの 28 日接着強度変化曲線から、HEMC 含有量の増加とともに改質モルタルの接着強度が増加し、徐々に安定する傾向にあることがわかります。同時に、セルロースエーテルの重合度の増加に伴い、改質モルタルの接着強度の変化はHEMC20>HEMC10>HEMC5となった。

これは、HEMC含有量の高い改質モルタルに多数の細孔が導入され、その結果、硬化体の気孔率が増加し、構造の密度が減少し、接着強度の増加が遅いためです。 ;引張試験では、改質モルタルに破壊が発生しました。内部では、改質モルタルと下地の接触面に破壊は見られません。これは、改質モルタルと下地の接着強度が硬化モルタルの接着強度よりも大きいことを示しています改造モルタル。しかし、HEMCの量が少ない場合（0％〜0.4％）、水溶性HEMC分子は水和セメント粒子を覆って包み込み、セメント粒子の間にポリマーフィルムを形成することができ、これによりセメントの柔軟性と柔軟性が向上します。改良されたモルタル。HEMC の可塑性と優れた保水性により、改質モルタルは水和反応に十分な水を保持し、セメント強度の発現を確実にし、改質セメントモルタルの結合強度は直線的に増加します。

3.4 SEM

セルロースエーテル改質モルタルの前後の SEM 比較画像から、未改質モルタルは結晶粒子間の隙間が比較的大きく、結晶の生成量が少ないことがわかります。改質モルタルでは、結晶が十分に成長し、セルロースエーテルの組み込みによりモルタルの保水性能が向上し、セメントが完全に水和され、水和生成物が明らかになります。

これはセルロースエーテルに特殊なエーテル化処理が施されており、分散性と保水性に優れているためです。水は長期間にわたって徐々に放出され、乾燥と蒸発により毛細管細孔から流出する水はほんの少量であり、ほとんどの水はセメントと水和して改質セメントモルタルの強度を確保します。

4 結論

ａ．HEMC の含有量が増加するにつれて、さまざまな年齢での改質モルタルの圧縮強度は連続的に減少し、減少範囲は減少して平坦になる傾向があります。セルロースエーテルの含有量が 0.8% を超える場合、7d および 28d の 3d 時効ブランク サンプルの圧縮強度はブランク サンプルの圧縮強度よりも低くなりますが、改質モルタルの 3d 時効圧縮強度はほぼゼロになります。サンプルは軽く押すと割れてしまい、内部は密度の低い粉末状になっています。

b.同じ量のセルロースエーテルを添加すると、異なる粘度のセルロースエーテル改質モルタルの圧縮強度は次のように変化します。 HEMC20HEMC10>HEMC5。

c.セルロースエーテル改質モルタルの曲げ強度は、HEMC 含有量の増加とともに徐々に低下します。改質モルタルの曲げ強さの変化はHEMC5です。

d.改質モルタルの接着強度はHEMC含有量の増加とともに増加し、徐々に安定する傾向があります。同時に、セルロースエーテルの重合度の増加に伴い、改質モルタルの接着強度の変化はHEMC20>HEMC10>HEMC5となった。

e.セルロースエーテルをセメントモルタルに混合すると、結晶が十分に成長し、結晶粒子間の細孔が減少し、セメントが完全に水和され、セメントモルタルの圧縮強度、曲げ強度、接着強度が確保されます。